电力系统电气工程自动化的智能化运用

陈 圆，钟杨兴宇

（国网建始县供电公司，湖北 恩施 445300）

0 引 言

电力系统是现代社会的重要基础设施，对于国家经济发展和人民生活起着至关重要的作用。随着电力系统规模的不断扩大和电力负荷的不断增加，电力系统的运行和管理面临着越来越大的挑战。为了提高电力系统的安全性、稳定性以及经济性，电气工程自动化技术被广泛应用于电力系统的运行和管理。

1 电气工程自动化的智能化运用优势

1.1 有利于简化电力系统设计

电气工程自动化系统中，智能化技术在设计中的应用有着不同的设计思路，其核心是从生产活动管理的需要出发，控制理论相对简单。智能化技术可以将工作设备纳入整体控制方案，综合考虑系统各个环节和部分的潜在风险，并制定有针对性的措施。编写计算机软件控制程序，简化电力系统电气工程总体设计，实现电力系统设计的可靠性。

1.2 有利于提升控制器性能

电力系统电气工程自动化的智能化运用过程中，能够对电力系统中运作设备所产生的数据进行快速的分析，通过数据模型对其进行运算，从而满足电气工程自动化的需求。智能控制系统具有较强的适应性，可以在电流和信号灯发生变化时自动调节。模糊控制器可以识别数据偏差，发出自动调整指令，使系统保持稳定。因此，智能化技术的应用可以保证控制器的性能，增强系统的适应性[1]。

1.3 有利于降低人工成本投入

电力系统需要消耗大量的人力和物力来维持仪器设备的运行。特别是在分析和诊断电路数据与故障时，往往需要多人的配合。智能化技术的应用可以减少人力投入，在无人和人员不足的情况下完成诊断分析工作，合理调整电气设备的运行参数。同时，智能化技术具有更大的自主性，外部环境对其几乎没有影响。检测到电力系统应用参数后，可直接对电力系统参数进行优化处理等。不仅减少了对电力系统电气工程的成本投入，同时也降低了工作人员的工作要求。通过智能化技术可以对电力系统进行调整和操作，进一步提高了电力系统的电气工程自动化应用水平[2]。

2 电力系统电气工程自动化的智能化运用方法

2.1 数据采集与处理技术

在电力系统的电气工程中，数据采集与处理技术是智能化运用的基础。可以采用传感器、监测设备以及智能电能表等实时采集电力系统的运行数据，包括电压、电流、功率、频率等参数。同时，采集其他相关数据，如天气数据、用户用电数据等。采集到的数据需要进行预处理，包括数据清洗、数据校验、数据补全等，以提高数据的质量和可靠性。此外，还可以采用数据压缩和数据存储技术，减少数据的存储空间与传输带宽[3]。

2.2 数据分析与挖掘技术

数据分析与挖掘技术是电力系统电气工程中智能化运用的核心。可以采用机器学习、数据挖掘和人工智能等算法，对电力系统的运行数据进行分析和挖掘，提取有价值的信息与知识。例如，可以采用聚类算法对电力系统的负荷数据进行聚类分析，识别出不同类型的负荷特征；可以采用分类算法对电力系统的故障数据进行分类诊断，判断故障的类型和原因；可以采用预测算法对电力系统的负荷数据进行预测，预测未来一段时间的负荷变化趋势。此外，还可以采用关联规则挖掘算法、时序模型和优化算法等，对电力系统的数据进行关联分析、趋势预测以及优化调度。

2.3 数据可视化技术

数据可视化技术是电力系统电气工程中智能化运用的重要手段。可以采用可视化技术，将电力系统的运行数据以图表、曲线以及地图等形式展示出来，直观地反映电力系统的运行状态和趋势。同时，还可以采用决策支持系统，将数据分析和挖掘的结果与决策模型相结合，为电力系统的运行和管理提供决策支持。例如，可以根据数据分析的结果，制定合理的负荷调度策略和能源管理方案；可以根据数据挖掘的结果，预测电力系统的故障风险和负荷需求，制定相应的预警和应急措施[3]。

2.4 机器学习算法技术

机器学习算法技术是一种通过训练数据来构建模型并进行预测和决策的方法。在电力系统中，机器学习算法可以用于电力负荷预测、电力设备故障诊断以及电力系统优化调度等方面。例如，可以使用支持向量机（Support Vector Machine，SVM）算法来进行电力负荷预测，通过对历史负荷数据的学习和分析，预测未来的负荷变化趋势，从而实现对电力系统的优化调度。深度学习算法是一种基于神经网络的机器学习方法，可以通过多层次的神经网络结构来学习和提取数据的特征。在电力系统中，深度学习算法可以用于电力设备状态监测和电力系统故障诊断等方面。例如，可以使用卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）算法来进行电力设备状态监测，通过对设备传感器数据的学习和分析，实时监测设备的运行状态，及时发现设备故障和异常情况。自然语言处理技术是一种将自然语言转化为计算机可处理形式的技术。在电力系统中，自然语言处理技术可以用于电力系统的智能监测和智能控制等方面。例如，可以使用文本分类算法来对电力系统的运行数据进行分类和分析，提取有价值的信息，支持系统的智能监测和预警功能。同时，可以使用自然语言生成算法来生成电力系统的运行报告和分析结果，提供决策支持与管理建议[4]。

2.5 人工智能化技术

人工智能化技术在电力系统中的应用主要是为了解决电力系统自动化过程中的故障问题，研究和应用方向一致。在传统的电力系统中，电力设备故障和系统故障的检测与维护工作主要由人工完成。但是这种方法不仅效率低，而且不能及时修复故障部件，严重影响电力设备的稳定运行。而人工智能化技术的应用可以有效诊断电气设备故障，准确定位故障位置和原因，有针对性地解决设备问题，避免损坏扩大，影响电气工程的正常运行。同时，应用人工智能化技术可以对系统中的小损伤进行诊断，进一步科学地处理问题，不仅可以准确识别故障，还可以缩短维修时间，减少资金投入。

在电力系统中应用人工智能化技术进行故障修复，可以准确定位故障发生的位置，分析故障发生的原因，然后应用科学合理的方法解决故障，保证电力系统的稳定运行。

2.6 PLC控制技术

电力系统电气工程自动化的智能化运用中，可编程逻辑控制器（Programmble Logic Controller，PLC）技术的主要功能之一是顺序控制，主要应用于电力系统电气工程的管理。PLC控制技术可以对不同类型的电气设备进行控制，包括对电气设备运行线路的远程监控、对通风照明设备的开关控制等，使电气工程自动化控制管理更加开放。同时，随着智能化技术的不断完善，结合制造执行系统（Manufacturing Execution System，MES）与分散控制系统（(Distributed Control System，DCS），电力系统中电气工程自动化控制的范围逐步扩大，实用性不断提高。PLC技术将根据控制系统状态和初始状态划分阶段，在不同的数据输出中保持恒定模式。通过PLC技术，可以规范对电气工程系统运行的控制，同时保证电力系统的安全运行。逻辑控制工作由编程系统进行，保证电源运行处于最佳状态，能够对电源运行过程中的各种情况进行逻辑运算和指令控制。PLC控制技术在电力系统自动化中实现了多对多控制，可以通过多个节点进行同步控制。此外，还可以调节电力系统的状态，强化其对电力系统的智能保护，以达到更好的电力系统智能服务效果。

3 电力系统电气工程自动化的智能化运用案例分析

3.1 案例背景

某地区的电力系统由多个发电厂、变电站以及配电网组成。由于电力需求的增长和系统规模的扩大，传统的手动操作与监控方式已经无法满足系统的要求。因此，该地区决定引入智能化技术来提升电力系统的运行效率和安全性。

3.2 案例分析

首先，引入智能化监控系统可以实时监测电力系统的运行状态和各个设备的工作情况。通过传感器和数据采集设备，监控系统可以收集大量的实时数据，并进行数据分析和处理。运用人工智能算法，系统可以自动识别异常情况，并及时发出警报，以便运维人员采取相应的措施。

其次，引入智能化调度系统可以通过优化算法和预测模型，自动进行电力系统的调度计划。系统可以根据电力需求、发电厂的运行状态和电网负荷等因素，自动调整发电机组的出力和变电站的运行模式，以实现电力系统的平衡和优化。

最后，引入智能化故障诊断和恢复系统可以通过数据分析与模型预测，自动识别故障类型和位置，并提供相应的恢复方案。系统可以根据历史数据和实时监测数据，自动学习并优化故障诊断和恢复的策略，提高故障处理的效率和准确性[5]。

3.3 案例总结

引入智能化监控系统、智能化调度系统、智能化故障诊断和恢复系统可以提高电力系统的运行效率、安全性以及可靠性。这些智能化技术的应用将为电力系统的发展和改进带来巨大的潜力与机遇。

4 电力系统电气工程自动化的智能化运用优化策略

4.1 构建智能化应用系统管理机制

电力系统电气工程自动化的智能化运用情况直接关系到电力系统工程中智能变电项目的成败。为了防止安全事故的发生，需要构建智能化应用系统管理机制。为了保持整个系统的稳定，需要建立健全的管理制度，并进行严格的设计和审查。在很多情况下，这些管理方法是通过管理系统来实现的。事实上，以前的管理系统并没有关注自动化问题，一旦采用这种动态管理方式，将给整个行业带来更大的发展空间。现代管理制度的优点是易于模拟现实，随时调整管理方法，使管理行业易于发展。智能化技术的不断更新将推动电力系统中设计模式的不断更新，从而大大提高系统的运行效率。

4.2 优化电力系统的设计应用

电力系统电气工程自动化的智能化运用不仅可以减少操作错误，还可以使操作人员快速了解相关操作方法。智能化技术的采用可以使电力工程的相关算法更加实用。经过这样的计算，可以为系统的应用提供更多的改进。随着电网的智能化，过去复杂、传统的电网管理方式逐渐向智能化方向发展，智能化技术的应用日益广泛，有效管理了电网的一些实际应用，从而大大提高了电网的运行效率。在电力系统的电气工程中使用智能设备，不仅可以优化工程设计，还可以提高工作效率，大大提高各种工作设备之间的协调能力。

5 结 论

随着科学技术的不断发展，智能化技术在电力系统电气工程自动化中的应用也成为电力工业发展的重要组成部分。基于此，电力系统电气工程自动化依赖智能化技术实现智能化、现代化、自动化，可以建立起科学高效的运行系统，提高行业的工作效率，从而适应电力行业应用需求的要求，促进整个电力系统电气工程自动化的可持续发展。